Calcium 48

Le calcium-48, noté ⁴⁸Ca, est l'isotope du calcium dont le nombre de masse est égal à 48 : son noyau atomique compte 20 protons et 28 neutrons. Il a une masse atomique de 47,952 534 g/mol, avec une fraction molaire de 0,187 % du calcium naturel^[1].

Stabilité

Bien que très riche en neutrons pour un atome léger, le noyau du calcium-48 est quasiment stable : sa période radioactive est de 4,3^+3.8
_−2.5×10¹⁹ années^[2], c'est-à-dire près de trois milliards de fois l'âge de l'univers. Cette stabilité est généralement expliquée par le fait que cet isotope serait « doublement magique », c'est-à-dire constitué à la fois d'un « nombre magique » de protons et d'un « nombre magique » de neutrons. Le calcium-48 est l'isotope le plus léger connaissant une double désintégration bêta, un processus radioactif extrêmement rare au cours duquel deux neutrons émettent deux électrons et deux neutrinos électroniques pour donner deux protons et convertir le calcium en titane :

{}_{20}^{48}\mathrm {Ca} \to {}_{22}^{48}\mathrm {Ti} +2\;\mathrm {e} ^{-}+2\;\nu _{e}

.

Le ⁴⁸Ti est d'ailleurs l'isotope le plus abondant du titane dans le milieu naturel.

Applications

Le calcium-48 a un grand intérêt pratique en physique nucléaire comme ion stable et riche en neutrons susceptible d'être accéléré aussi bien pour produire d'autres atomes légers riches en neutrons par fragmentation^[3] que pour percuter une cible de transuranien en vue de réaliser une fusion nucléaire aboutissant à la création d'éléments superlourds, qui sont plus riches en neutrons que les éléments plus légers à partir desquels ont les synthétise : une bonne illustration en est la synthèse de l'élément 118 au JINR à partir d'une cible en californium-249 impactée par des ions calcium-48^[4] :

\mathrm {{}_{20}^{48}Ca+{}^{2}{}_{98}^{49}Cf} \to {}_{118}^{297}\mathrm {Uuo} {}^{*}\to \mathrm {{}_{118}^{294}Uuo+3\;{}_{0}^{1}n}

Du point de vue théorique, le calcium-48 libère davantage d'énergie (4,27 MeV) par double désintégration bêta que tout autre nucléide, et est un bon sujet d'études pour détecter une double désintégration β sans émission de neutrino, vérifiant l'équation de Majorana : le neutrino serait alors son antiparticule, d'où l'annihilation des neutrinos émis par double désintégration β dans ces conditions, neutrinos qui ne sont alors pas observés.

Stabilité

Applications

Notes et références

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